(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に延び、自身の先端側に被測定ガス中の特定ガス成分を検出するための検出部を有すると共に、自身の後端側に電極パッドを有するガスセンサ素子と、
前記電極パッドに電気的に接続される接続端子と、
前記ガスセンサ素子の後端側及び前記接続端子を覆うカバーと
を備えたガスセンサであって、
前記カバーは、外部コネクタを所定の方向に挿抜可能な開口を有するコネクタ部を一体に有し、かつ該開口内に向かって挿入可能なコネクタ端子部を有しており、
前記コネクタ端子部は、前記接続端子と電気的に接続される複数のコネクタ端子と、該コネクタ端子と一体成型されて前記コネクタ端子を互いに絶縁する絶縁部とを備えるガスセンサ。
【請求項２】
前記コネクタ端子は、屈曲している請求項１記載のガスセンサ。
【請求項３】
前記絶縁部は、前記開口の内面に沿う鍔部を有する請求項１又は２記載のガスセンサ。
【請求項４】
軸線方向に延び、自身の先端側に被測定ガス中の特定ガス成分を検出するための検出部を有すると共に、自身の後端側に電極パッドを有するガスセンサ素子と、
前記電極パッドに電気的に接続される接続端子と、
前記ガスセンサ素子の後端側及び前記接続端子を覆い、外部コネクタを所定の方向に挿抜可能な開口を有するコネクタ部を一体に有するカバーと
を備えたガスセンサの製造方法であって、
複数のコネクタ端子と該コネクタ端子と一体成形されて前記コネクタ端子を互いに絶縁する絶縁部とを備えるコネクタ端子部を、前記所定の方向から前記カバーの前記開口に挿入し、前記コネクタ端子を前記接続端子と電気的に接続された状態で前記カバー内に挿入するコネクタ端子部挿入工程を有する、ガスセンサの製造方法。
【請求項５】
複数の前記コネクタ端子の一端を結合部に一体に接続させて前記コネクタ端子をそれぞれ離間しつつ保持するコネクタ端子結合部品をインサート成型し、前記結合部を表出させた状態で前記絶縁部を一体成形する一体成形工程と、
前記一体成形工程で表出した前記結合部を前記コネクタ端子から切断し、前記コネクタ端子部を製造する結合部切断工程と、をさらに有する請求項４記載のガスセンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検出ガスの濃度を検出するガスセンサ素子を備えたガスセンサ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の内燃機関の吸気系統（例えば、吸気管や吸気マニホールド等）にガスセンサを取り付け、特定ガスの濃度をモニタして燃焼状態等を制御することが行われている。従来、このようなガスセンサの構造としては、ガス検出素子を金属製のハウジングの内部に保持し、さらにハウジングの基端側（後端側）の接続端子やセパレータ等を金属筒状のカバーで保護していた。ここで、ガス検出素子は固体電解質体と１対の電極とを備えたセルを有しており、ガス検出素子の後端側には各電極に導通する電極パッドが形成されている。そして、電極パッドに接続端子が電気的に接続され、特定ガスの濃度に応じてセルに生じる起電力が接続端子から外部に取り出される。
ところが、金属製の筒カバーは構造が複雑で、製造や組付けに手間を要するという問題がある。そこで、ハウジングの基端側に樹脂製の基体部を接続する特許文献１に記載の構造が開発されている。特許文献１の基体部には、接続端子が挿通されるコネクタ部が形成されており、コネクタ部に外部コネクタが挿し込まれることで外部と電気的に接続している。
又、内燃機関を搭載した車両が衝突した際、被衝突体への衝撃を和らげるためにボンネットとエンジンの部品の隙間を確保する必要がある。そのため吸気管の外側へのガスセンサの突き出し長さを短くすることが好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平10-132779号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した接続端子はコネクタ部に複数備えられるため、各接続端子を電気的に絶縁する必要がある。しかしながら、特許文献１に記載のセンサにおいて、樹脂製のコネクタ部に後から各接続端子を装着しようとすると、コネクタ部に設けたスリットにそれぞれ接続端子を１本ずつ圧入する必要があり、生産性が低下する。一方、接続端子をコネクタ部にインサート成型する場合、コネクタ部の成型金型の寸法精度が要求されるとともに、金型自身の構造が複雑となり、コストアップに繋がる。
そこで、本発明は、接続端子と電気的に接続されるコネクタ端子部を別部品として用意することで、生産性を向上させ、コストを低減したガスセンサ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明のガスセンサは、軸線方向に延び、自身の先端側に被測定ガス中の特定ガス成分を検出するための検出部を有すると共に、自身の後端側に電極パッドを有するガスセンサ素子と、前記電極パッドに電気的に接続される接続端子と、前記ガスセンサ素子の後端側及び前記接続端子を覆うカバーとを備え、前記カバーは、外部コネクタを所定の方向に挿抜可能な開口を有するコネクタ部を一体に有し、かつ該開口内に向かって挿入可能なコネクタ端子部を有しており、前記コネクタ端子部は、前記接続端子と電気的に接続される複数のコネクタ端子と、該コネクタ端子と一体成型されて前記コネクタ端子を互いに絶縁する絶縁部とを備える。
このようなガスセンサによれば、複数のコネクタ端子を絶縁部と一体化したコネクタ端子部を接続端子とは別部品として用意し、接続端子に後から接続させることにより、カバー（コネクタ部）に後から各接続端子（又はコネクタ端子）を１本ずつ圧入する必要がなく、生産性が向上する。又、カバー（コネクタ部）に各接続端子をインサート成型する必要がないので、カバー用の成型金型の寸法精度が要求されず、金型自身の構造も簡易となり、コスト低下が図られる。
さらに、外部コネクタを挿抜するコネクタ部の開口を利用し、コネクタ端子部をこの開口から挿抜方向に挿入することで、コネクタ端子部を挿入する穴を別途カバーに設ける必要がなく、カバー（コネクタ部）の構造が簡易となり、部品点数の低減も図られる。
なお外部コネクタとは、ガスセンサとガスセンサを駆動制御する回路等とを接続するためのコネクタである。
【０００６】
前記コネクタ端子は、屈曲していてもよい。
コネクタ部とコネクタ端子部とが一体で形成されている場合、屈曲した接続端子を後からコネクタ部に圧入することは非常に難しいが、コネクタ部とコネクタ端子部とが別体であれば、屈曲したコネクタ端子を使用可能となる。
コネクタ端子部が径方向からコネクタ部に挿入可能な構成でカバーが形成されているときには、コネクタ端子を軸線方向に屈曲させれば、コネクタの中心を低くし、その分だけガスセンサの軸線方向の高さが低くし、ガスセンサを取付け対象体に取り付けた際の突き出し長さを短くすることができる。又、コネクタ端子を径方向に屈曲させれば、接続端子に接続されるコネクタ端子の一端側でガスセンサの寸法を小型化しつつ、一端の反対側で各コネクタ端子の間隔を広げ、外部コネクタとの接続を安定して行うことができる。
【０００７】
前記絶縁部は、前記開口の内面に沿う鍔部を有していてもよい。
このようなガスセンサによれば、コネクタ端子部を開口に挿入すると、鍔部が開口の内面に沿うので、コネクタ端子部が確実に位置決めされるため、接続信頼性が向上する。
【０００８】
本発明のガスセンサの製造方法は、軸線方向に延び、自身の先端側に被測定ガス中の特定ガス成分を検出するための検出部を有すると共に、自身の後端側に電極パッドを有するガスセンサ素子と、前記電極パッドに電気的に接続される接続端子と、前記ガスセンサ素子の後端側及び前記接続端子を覆い、外部コネクタを所定の方向に挿抜可能な開口を有するコネクタ部を一体に有するカバーとを備えたガスセンサの製造方法であって、複数のコネクタ端子と該コネクタ端子と一体成形されて前記コネクタ端子を互いに絶縁する絶縁部とを備えるコネクタ端子部を、前記所定の方向から前記カバーの前記開口に挿入し、前記コネクタ端子を前記接続端子と電気的に接続された状態で前記カバー内に挿入するコネクタ端子部挿入工程を有する。
このようなガスセンサの製造方法によれば、複数のコネクタ端子を絶縁部と一体化したコネクタ端子部を別部品として用意し、接続端子に後から接続させることにより、カバー（コネクタ部）に後から各接続端子（又はコネクタ端子）を１本ずつ圧入する必要がなく、生産性が向上する。又、カバー（コネクタ部）に各接続端子をインサート成型する必要がないので、カバー用の成型金型の寸法精度が要求されず、金型自身の構造も簡易となり、コスト低下が図られる。
【０００９】
本発明のガスセンサの製造方法において、複数の前記コネクタ端子の一端を結合部に一体に接続させて前記コネクタ端子をそれぞれ離間しつつ保持するコネクタ端子結合部品をインサート成型し、前記結合部を表出させた状態で前記絶縁部を一体成形する一体成形工程と、前記一体成形工程で表出した前記結合部を前記コネクタ端子から切断し、前記コネクタ端子部を製造する結合部切断工程と、をさらに有してもよい。
このようにしてコネクタ端子部を製造すると、複数のコネクタ端子を決められた間隔でインサート成型用の金型に並べなくてもよく、一つのコネクタ端子結合部品（複数のコネクタ端子及び結合部）をインサート成型するだけで良いため、生産性が向上する。又、結合部によって各コネクタ端子の間隔が所定の値に保持されているので、コネクタ端子部の部品精度も向上する。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、接続端子と電気的に接続されるコネクタ端子部を別部品として用意することで、ガスセンサの生産性を向上させ、コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るガスセンサ内部に保持される素子アセンブリの斜視図である。
【図２】第１の実施形態に係るガスセンサの構成を示す斜視図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図４】第１の実施形態に係るガスセンサの接続端子の構成を示す斜視図である。
【図５】第１の実施形態に係るガスセンサの製造方法の一例を示す工程図である。
【図６】コネクタ端子部１２０の製造方法の一例を示す工程図である。
【図７】ガスセンサの別の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るガスセンサ２００内部に保持される素子アセンブリ１５０の一例の概略構成を示す斜視図、図２は第１の実施形態に係るガスセンサ２００の斜視図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
図１において、ガスセンサ素子１０の軸線方向Ｏ（１点鎖線で示す。）を上下方向として図示し、後端部１２側をガスセンサ素子１０（及びガスセンサ）の後端側、その反対側にあるガスセンサ素子１０の検出部側をガスセンサ素子１０（及びガスセンサ）の先端側、として説明する。又、軸線方向Ｏに垂直な方向を適宜「径方向」と称する。
【００１３】
図２に示すように、ガスセンサ２００は、素子アセンブリ１５０（ガスセンサ素子１０を含む）と、素子アセンブリ１５０のハウジング５０（図１参照）に接合された樹脂製のカバー６０と、カバー６０の先端側の径方向周囲を覆う金属製のヒートシンク部材８０と、カバー６０内部に収容されたセラミック製のセパレータ４０と、セパレータ４０に装着された接続端子３１、３２とを備えている。なお、この実施形態では、カバー６０は、ハウジング５０にインサート成型されて固定されるカバー本体６１と、カバー本体６１に後から被せられてカバー本体６１の内部空間を閉塞する蓋部６２からなっている。又、ハウジング５０の先端の周方向につながる溝に、シール部材（Ｏリング）９０が外嵌されている。
なお、カバー６０（カバー本体６１及び蓋部６２）が特許請求の範囲の「カバー」に相当する。
【００１４】
ガスセンサ素子１０は公知であるような軸線Ｏ方向に延びる略角柱状をなし、酸素濃度の検出を行う検出素子と、その検出素子を早期に活性化させるために加熱を行うヒータとが互いに貼り合わされた、積層体である。検出素子はジルコニアを主体とする固体電解質体と白金を主体とする一対の電極とを中空の測定室が一部に形成された絶縁層を介して積層した構成をなしている。この検出素子は、より具体的には、固体電解質体の両面に形成された一対の電極の一方を外部に晒すと共に、他方の電極を測定室に配置した酸素ポンプセルと、固体電解質体の両面に形成された一対の電極の一方を測定室に配置すると共に、他方の電極を基準ガス室に配置した酸素濃度測定セルとを有してなり、酸素濃度測定セルの出力電圧が所定の値になるように、酸素ポンプセルの一対の電極間に流す電流を制御することで、測定室内の酸素を汲み出したり、測定室内に外部から酸素を汲み入れたりする構成をなしている。
なお、酸素ポンプセルのうち、一対の電極、及び、固体電解質体のうちでこれら電極に挟まれる部位は、酸素濃度に応じた電流が流れる検出部１１（図３）をなす。又、ガスセンサ素子１０の後端部１２には、検出素子から出力を取り出すためや、ヒータに電力を供給する５つの電極パッド１２ａ（図１ではそのうちの２つをガスセンサ素子１０の第２面１０ｂ側に図示し、第１の面１０ａに残りの３つを有する。）が形成されている。
【００１５】
図３に示すように、ガスセンサ素子１０の軸方向中央よりやや先端側には、有底筒状をなす金属製の金属カップ２０が、自身の内部にガスセンサ素子１０を挿通させ、検出部１１を筒底の開口２５から突出させた状態で配置されている。金属カップ２０はハウジング５０内にガスセンサ素子１０を保持するための部材であり、筒底の先端側周縁部２３は外周面にかけてテーパ状に形成されている。金属カップ２０内には、アルミナ製のセラミックリング２１と滑石粉末を圧縮して固めた滑石リング２２とが、自身をガスセンサ素子１０に挿通させた状態で収容されている。滑石リング２２は金属カップ２０内で押し潰されて細部に充填されており、これにより、ガスセンサ素子１０が金属カップ２０内で位置決めされて保持されている。
【００１６】
金属カップ２０と一体となったガスセンサ素子１０は、その径方向周囲を取り囲むと共に、取り付け対象体３００のセンサ取り付け孔内に挿入される金属からなるハウジング５０に保持されている。このハウジングはＳＵＳ４３０等のステンレス鋼からなる。ハウジング５０の軸線方向Ｏ中央付近は最も外径が大きい径大部５２をなし、径大部５２の後端には２段に縮径する段部５２ｅが形成されている。さらに、段部５２ｅの後端側におけるハウジング５０外周には、くさび効果により樹脂製のカバー（後述）との密着性を高めるため、軸線方向Ｏに突没する凹凸部５１が形成されている。そして、上記した凹凸部５１の後端側には、ハウジング５０内にガスセンサ素子１０を加締め保持するための加締め部５３とが形成されている。
又、径大部５２の後端側の外面に凹溝Ｄ２が径方向に連続して形成され、凹溝Ｄ２にシール部材（Ｏリング）９０が外嵌されている。
【００１７】
一方、径大部５２よりも先端側には、後述する外側プロテクタ１００が係合される先端係合部５６が形成されている。又、ハウジング５０の内周で先端係合部５６付近には内側段部５４が形成されており、この内側段部５４には、ガスセンサ素子１０を保持する金属カップ２０の先端側周縁部２３が係止されている。更に、ハウジング５０の内周には滑石リング２６が、自身にガスセンサ素子１０を挿通させた状態で、金属カップ２０の後端側から装填されている。そして、滑石リング２６を後端側から押さえるように、筒状のスリーブ２７がハウジング５０内に嵌め込まれている。スリーブ２７の後端側外周には段状をなす肩部２８が形成されており、その肩部２８には、円環状の加締めパッキン２９が配置されている。
ハウジング５０の加締め部５３が、加締めパッキン２９を介してスリーブ２７の肩部２８を先端側に向けて押圧するように加締められている。加締め部５３の形成によって、スリーブ２７を介して押圧された滑石リング２６は、ハウジング５０内で押し潰されて細部にわたって充填され、この滑石リング２６と、金属カップ２０内にあらかじめ装填された滑石リング２２とによって、金属カップ２０およびガスセンサ素子１０がハウジング５０内で位置決めされ、気密に保持される。
【００１８】
図２に戻り、ヒートシンク部材８０は、円筒状のヒートシンク筐体部８１と、ヒートシンク筐体部８１の後端から径方向の反対側にそれぞれ延びる２つの半円状のフランジ部８２とを一体に有している。各フランジ部８２には孔８３が開口しており、各孔８３にネジを挿通し、このネジを取り付け対象体３００（例えば、内燃機関の吸気系統）（図３参照）に設けたネジ孔にネジ止めすることで、ガスセンサ２００を取り付け対象体３００に取り付けることができる。なお、各フランジ部８２の先端向き面（裏面）８２ａは面一になっていて、これらの面８２ａが取り付け対象体３００の外面に密着するようになっている（図３参照）。
ここで、ヒートシンク筐体部８１の外径は、ハウジング５０の径大部５２の外径と同一であり、ヒートシンク筐体部８１の内径は、段部５２ｅの外側段部の壁面の外径とほぼ同一である。従って、ヒートシンク筐体部８１をハウジング５０の後端側に被せると、ヒートシンク筐体部８１の先端が段部５２ｅの外側段部にぴったりと嵌合しつつ、ヒートシンク筐体部８１と径大部５２の外面が面一になる。さらに、ハウジング５０の凹凸部５１から加締め部５３に至る部分は、段部５２ｅの内側段部の横幅に応じて、ヒートシンク部材８０内面と隙間を生じる。そして、この状態で、ヒートシンク筐体部８１の先端と段部５２ｅの合わせ面を全周レーザ溶接等することにより、ヒートシンク部材８０がハウジング５０の後端側の径方向周囲を取り囲んでいる。
ヒートシンク部材８０としては、例えば、アルミニウム及びその合金、ステンレス鋼等を用いることができる。ヒートシンク部材の熱伝導率は、ハウジング５０より高くても低くてもどちらでもよいが、後述するカバー６０よりは高いことが好ましい。
【００１９】
次に、カバー６０について図２、図３を用いて説明する。本実施例において、カバー本体６１は、成形性の良い樹脂であるナイロン（登録商標）樹脂により、上記したハウジング５０とヒートシンク部材８０との隙間にインサート成型されている。特に、表面積を大きくした凹凸部５１でカバー本体６１とハウジング５０とを接合させることにより、くさび効果によりカバー本体６１とハウジング５０との密着性及び密閉性が向上する。
ここで、カバー本体６１の先端は、ハウジング５０の段部５２ｅの内側段部に接している。又、ハウジング５０の段部５２ｅの外側段部と、ヒートシンク筐体部８１の先端とが両者の接合界面ＢＳ２になっている。そして、段部５２ｅの内側段部から加締め部５３近傍までの領域が、カバー本体６１とハウジング５０との接合部Ｃになっている。なお、図３の例では、接合部Ｃのすべてが、センサ取り付け孔３５０の外面（後述する取付け面Ａ）よりも内側（先端側）に配置されている。そして、ヒートシンク部材８０（のヒートシンク筐体部８１）が接触部（接合部Ｃ）の径方向周囲を完全に取り囲んでいる。又、軸線Ｏ方向に、ＢＳ２は接合部Ｃの最先端よりも先端側に位置している。
【００２０】
又、加締め部５３より後端側で、カバー本体６１は、外側プロテクタ１００のガス導入孔１１５側に沿ってハウジング５０の径大部５２より径大の半円筒部６１ａを有すると共に、半円筒部６１ａの端からガス導入孔１１５の反対側に向かって平行に２つの壁部６１ｂが延びている。そして、両壁部６１ｂの端の上下には、壁部６１ｂの面に垂直に係止壁６１ｃが突出し、上下の係止壁６１ｃの隙間からコネクタ端子部１２０がカバー本体６１の内部空間側に表出している。このようにして、半円筒部６１ａ、２つの壁部６１ｂ、及びコネクタ端子部１２０（詳しくは絶縁部１２１）により、ガスセンサ素子の後端部１２を囲んでいる。又、半円筒部６１ａ、２つの壁部６１ｂ、及び係止壁６１ｃの後端側の高さはガスセンサ素子１０の後端部１２よりやや高く、後端部１２（及び後述するセパレータ４０、コネクタ端子７０）がカバー本体６１の内部空間に収容されるようになっている。
【００２１】
さらにカバー本体６１は、ガス導入孔１１５の反対側に開口６３ｂを有しつつ、ガスセンサ２００の径方向（軸線方向Ｏに垂直な方向）に延びる矩形で雄型のコネクタ部６３を一体に有している。コネクタ部６３は、開口６３ｂを形成するコネクタ壁６３ａがコネクタ部６３に挿通されるコネクタ端子部１２０を包囲するようにして設けられており、更に、係止壁６１ｃに一体に接続している。そして、係止壁６１ｃからカバーの内部空間内にコネクタ端子部１２０が表出し、さらにコネクタ端子７０の一端７０ｅ（図６参照）が露出している。
なお、コネクタ部６３はガスセンサ２００の径方向以外の方向（例えば、軸線方向Ｏ）に延びていてもよいが、ガスセンサ２００を内燃機関の吸気管等に取り付けた際、吸気管の外側へのガスセンサの突き出し長さを短くする観点からは、コネクタ部６３をガスセンサ２００の径方向に延ばすことが好ましい。このようにすると、内燃機関を搭載した車両が衝突した際、被衝突体への衝撃を和らげるためにボンネットとエンジンの部品の隙間を確保することができる。
【００２２】
このコネクタ部６３は、相手となる外部コネクタ（この例では、雌コネクタ）を径方向に挿抜可能である。なお、コネクタ端子（この例では５本）７０は、互いに間隔を開けて絶縁部材１２１（図６参照）と一体にインサート成型され、両者がコネクタ端子部１２０を構成している。絶縁部材１２１は樹脂からなるが、インサート成型可能である材料であれば、例えばゴムや他の高分子材料等であってもよい。
そして、図３に示すように、コネクタ端子部１２０は、径方向外側（図５の矢印方向）からコネクタ部６３の開口６３ｂに挿入されて組み付けられる。具体的には、コネクタ端子部１２０の絶縁部材１２１は、コネクタ端子７０の一端７０ｅを自身の上面に露出させつつコネクタ端子７０を互いに絶縁して保持する端子部本体１２１ｅと、端子部本体１２１ｅよりコネクタ端子７０の他端側で径大に膨出する鍔部１２１ｆとを有している（図６参照）。そして、鍔部１２１ｆからコネクタ端子７０の他端に向かい、コネクタ端子７０は互いに離間して露出し、雄ピンを構成している。
【００２３】
一方、係止壁６１ｃは、開口６３ｂの上下（後端側及び先端側）の内面６３iから中央に向かって突出する段部を形成している。ここで、鍔部１２１ｆの外形は開口６３ｂの内面６３iよりやや小さく、コネクタ端子部１２０を開口６３ｂに挿入すると、鍔部１２１ｆが内面６３iに沿うので、コネクタ端子部１２０が確実に位置決めされる。そして、鍔部１２１ｆが上下の係止壁６１ｃに当接すると、コネクタ端子部１２０のそれ以上の挿入が防止され、端子部本体１２１ｅ（及びその上面のコネクタ端子７０の一端７０ｅ）のみが係止壁６１ｃからカバーの内部空間内に表出した状態でコネクタ端子部１２０の組み付けが終了する。
なお、鍔部１２１ｆが上下の係止壁６１ｃに当接した位置で、端子部本体１２１ｅの先端の凹んだ係合部１２１Ｌ（図６参照）が、下側の係止壁６１ｃから突出する鉤爪状のロック部６１Ｌと係合し、コネクタ端子部１２０がコネクタ部６３に固定されるようになっている。
【００２４】
このように、複数のコネクタ端子７０を絶縁部１２１と一体化したコネクタ端子部１２０を別部品として用意し、接続端子３１，３２に後から接続させることにより、カバー６０（コネクタ部６３）に後から各接続端子３１，３２（又はコネクタ端子７０）を１本ずつ圧入する必要がなく、生産性が向上する。又、カバー６０（コネクタ部６３）に各接続端子３１，３２をインサート成型する必要がないので、カバー用の成型金型の寸法精度が要求されず、金型自身の構造も簡易となり、コスト低下が図られる。なお、後述するようにコネクタ端子部１２０を製造する際にインサート成型する場合であっても、コネクタ端子部１２０はコネクタ部６３のような筒部が無く形状が単純ので、カバー用の成型金型より寸法精度を要求されない。
さらに、外部コネクタを挿抜するコネクタ部６３の開口６３ｂを利用し、コネクタ端子部１２０をこの開口６３ｂから挿抜方向に挿入することで、コネクタ端子部１２０を挿入する穴を別途カバー６０に設ける必要がなく、カバー６０（コネクタ部６３）の構造が簡易となり、部品点数の低減も図られる。
【００２５】
他方、ガスセンサ素子１０は、後端部１２がハウジング５０の後端（加締め部５３）よりも後方に突出させられており、その後端部１２には、絶縁性セラミックスからなる筒状のセパレータ４０が被せられている。そして、セパレータ４０の挿通孔４１に、ガスセンサ素子１０の後端部１２に設けられた電極パッド１２ａが収容され、挿通孔４１に配置された接続端子３１、３２が電極パッド１２ａに電気的に接続される。又、セパレータ４０外に表出する接続端子３１、３２の一端（後述する外部回路側接続端子部）は径方向に延び、コネクタ端子７０の一端７０ｅに電気的に接続されるようになっている。
以上のようにして、ガスセンサ素子１０の電極パッド１２ａとコネクタ端子７０とが接続端子３１、３２を介して電気的に接続され、この状態で蓋部６２をカバー本体６１に被せて両者を接合（例えば溶着）することで、セパレータ４０がカバー６０で覆われてガスセンサ２００が構成される。
なお、セパレータ４０は本発明で必須の構成ではなく、セパレータ４０を用いずに各接続端子３１、３２をそれぞれ離間して（絶縁して）配置することも可能である。但し、軸線方向Ｏに沿って延びると共に、接続端子３１，３２を挿通させる挿通孔を有する絶縁性のセパレータ４０を用いると、各接続端子３１、３２を確実に離間して（絶縁して）保持することができる。なお、セパレータは、挿通孔を全周にわたって囲む筒状部材であっても良いし、挿通孔の一部が外部まで露出するように筒状部材の一部を切欠いた形状であっても良い。
【００２６】
一方、ガスセンサ素子１０の検出部１１の外周面は、多孔質状の保護層１５により被覆され、検出部１１のうち外部に晒される電極を吸気等による被毒や被水から保護している。そして、ハウジングの先端係合部５６に外側プロテクタ１００が嵌められ、レーザ溶接によって固定され、外側プロテクタ１００内部に収容された検出部１１を保護している。外側プロテクタ１００の内側のうち、検出部１１とガス導入孔１１５との間には内側プロテクタ１１２が配置され、ガス導入孔１１５から外側プロテクタ１００内部に導入されたガスが検出部１１に直接晒されることを抑制している。よって、ガス中に含まれる水分や油分がガスセンサ素子１０に付着することを抑制でき、ガスセンサ素子１０にクラックや割れが生じることを抑制できる。また、ガス中に含まれる煤においてもガスセンサ素子１０に付着することを抑制でき、ガスセンサ２００の検出精度が低下する事を抑制できる。
【００２７】
一方、外側プロテクタ１００の一部には、ガスセンサ素子１０の検出部１１にガスを晒すためのガス導入孔１１５が形成されている。このガス導入孔１１５は軸線方向に延びるスリット形状を有している。このように、スリット形状を有するガス導入孔１１５を設けることで、外側プロテクタ１００内のガス置換が早期に行なわれ、検出素子の検出精度の低下を抑制できる。第１の実施形態では、このガス導入孔１１５の幅は１．０ｍｍである。このように、導入孔の幅が０．５ｍｍ以上であれば、外側プロテクタ１００内のガス置換が早期に行われ、ガス検出精度が低下することを防止できる。
【００２８】
なお、内燃機関の吸気系統にガスセンサ２００を取り付ける場合、ガス導入孔１１５の向きを吸気系統の下流側に合わせると、ガスセンサ素子１０にクラックや割れが生じることを抑制でき、さらに、ガスセンサ２００の検出精度が低下する事を抑制できる。
このため、フランジ部８２の並ぶ方向とガス導入孔１１５の向きとを、ガス導入孔１１５が吸気系統の下流側になるように調整し、ヒートシンク部材８０をハウジング５０の後端側に固定するとよい。
【００２９】
他方、外部回路側接続端子３１ｂ、３２ｂについて図４を用いて詳細に説明する。図４は、第一の実施例に係るガスセンサの接続端子の構成を示す斜視図である。
外部回路側接続端子３１ｂは、引き出し部３１ｔから第１屈曲部３１ｅを介してセパレータ４０の上面４０ａに沿って径方向に延びる水平部３１ｓと、水平部３１ｓから第２屈曲部３１ｆを介してセパレータ４０の上面４０ａから軸方向中央に向かって径方向外側に拡がりつつ斜めに延びる第１端子部３１ｂ１と、第１端子部３１ｂ１から第３屈曲部３１ｇを介して径方向外側に水平に延びる第２端子部３１ｂ２とを一体に形成してなる。
【００３０】
又、外部回路接続端子３２ｂは、引き出し部３２ｔから第１屈曲部３２ｅを介してセパレータ４０の上面４０ａに沿って径方向に延びる水平部３２ｓと水平部３２ｓから第２屈曲部３２ｆを介してセパレータ４０の上面４０ａから軸方向中央に向かって径方向外側に拡がりつつ斜めに延びる第１端子部３２ｂ１と、第１端子部３２ｂ１から第３屈曲部３２ｇを介して径方向外側に水平に延びる第２端子部３２ｂ２とを一体に形成してなる。
なお、第１端子部３２ｂ１の角度は第１端子部３１ｂ１の角度と同一であり、第２端子部３２ｂ２は第２端子部３１ｂ２と一列に並んでいる。
また、接続端子３１の水平部３１ｓは、セパレータ４０の挿通孔４１から図４の奥側に向かってまっすぐに延びている。これに対し、接続端子３２の水平部３２ｓは、これら水平部３１ｓに接触しないよう、挿通孔４１の外周を通って３つの水平部３１ｓの両外側から同様に図４の奥側に向かってまっすぐに延びている。
【００３１】
このように、接続端子３１、３２がセパレータ４０の後端向き面４０ａから径方向に延びているため、接続端子３１、３２やそれに接続されるリード線等がセパレータ４０の後端向き面４０ａより後端側に突出することが無く、その分だけガスセンサ２００の軸線方向Ｏの高さが低くなり、ガスセンサ２００を対象物に取り付けた際の突き出し長さを短くすることができる。
又、外部回路側接続端子部３１ｂ、３２ｂは、セパレータ４０の軸方向中央に向かって屈曲するので、この屈曲部で接続されるコネクタ端子７０の軸線方向の高さを先端側へ向かって低くすることができる。コネクタ部６３は、相手コネクタを径方向に挿抜させるためにコネクタ端子７０より後端側及び先端側へ突出するが、コネクタ端子７０の高さを低くすることでコネクタ部６３の高さも低くなり、その分だけガスセンサ２００の軸線方向Ｏの高さが低くなり、ガスセンサ２００を対象物に取り付けた際の突き出し長さを短くすることができる。
【００３２】
このようにして構成されたガスセンサ２００は、次のようにして取り付け対象体３００に取り付けることができる。
まず、ハウジング５０に装着されたシール部材９０の外径は径大部５２より大きく、ガスセンサの取り付け対象である取り付け対象体３００には径大部５２よりわずかに径大のセンサ取り付け孔３５０が設けられている。従って、このセンサ取り付け孔３５０にガスセンサ２００を先端側から挿入して取り付けた際、シール部材９０がセンサ取り付け孔３５０の内壁３６０で潰され、取り付け対象体３００とハウジング５０との間をシールするようになっている。
そして、図３に示すように、各フランジ部８２の先端向き面（裏面）８２ａが取り付け対象体３００の外面に接し、取付け面Ａになっている。さらに、各フランジ部８２の孔８３にネジを挿通し、取り付け対象体３００に設けたネジ孔にネジ止めしてガスセンサ２００が取り付け対象体３００に取り付けられる。
【００３３】
このようにして、カバー６０（カバー本体６１）とハウジング５０との接触部Ｃが、センサ取り付け孔３５０の外面（＝取付け面Ａ）よりも内側（先端側）に配置される。このため、カバー６０を含むガスセンサ２００の取り付け対象体３００の外側への突き出し長さを短くすることができる。なお、ハウジング５０の一部がセンサ取り付け孔の外面よりも外側にあっても良い。
又、ヒートシンク部材８０（のヒートシンク筐体部８１）が接触部を外側から囲むと共に、ヒートシンク筐体部８１の先端が、接触部よりも先端側でハウジング５０に接しつつ、ヒートシンク筐体部８１と一体のフランジ部８２がセンサ取り付け孔３５０の外面（＝取付け面Ａ）よりも外側（後端側）に露出している。このため、高温となるハウジング５０の熱は、ヒートシンク部材８０（特にフランジ部８２）を通して、取り付け対象体３００や外気等へと放熱される。そのため、カバー６０の最も熱負荷の大きい接触部にも熱が溜まることがなく、カバー６０（カバー本体６１）への熱影響が低減される。
なお、ヒートシンク部材８０とハウジング５０とが接する位置は、接触部の最先端と軸線方向に同位置、又は接触部の最先端より先端側であれば好ましいが、カバー６０への熱影響をより低減させるためには、軸線方向に見て、先端側であればあるほどよい。また、ヒートシンク部材は接触部を、径方向に見て外側から取り囲んでいる（覆っている）が、全周を取り囲まずに、周方向に見て一部欠けている箇所を有しつつ接触部を覆っていても良い。
【００３４】
特に、取り付け対象体３００が樹脂製の場合には、センサ取り付け孔３５０の内壁３６０にヒートシンク筐体部８１が接していても、この部分からの放熱効果が少ないので、取付け面Ａから外部にフランジ部８２を露出させることが有効となる。
さらに、ハウジング５０の熱を外部に放熱することで、ハウジング５０に装着されたＯリング９０への熱影響も低減することができる。
なお、ガスセンサ２００を取り付ける対象である取り付け対象体３００としては、種々の内燃機関が挙げられ、特に自動車等の車両の内燃機関の吸気系統が挙げられる。ここで、吸気系統とは、吸気取り入れ口から内燃機関の吸気ポートまでの間の吸気通路であり、例えば、吸気管、及び吸気管から分岐して内燃機関の吸気ポートに接続される吸気マニホールドが挙げられる。又、吸気は、新気（排気を含まない新鮮な空気）の他、排気の一部が吸気系統へ還流（再循環）されて新気と混合された混合ガスを含む。
【００３５】
又、上記実施形態のガスセンサ素子１０は、いわゆる全領域空燃比センサであるが、空燃比センサの他、酸素センサ（λセンサ）、ＮＯｘセンサを用いることができる。
なお、吸気側の特定ガス濃度を検出して内燃機関を制御した場合、排気側にガスセンサを設けて排気中の特定ガス濃度を検出する場合に比べ、内燃機関を精度よく制御できる。これは、排気中の特定ガス濃度に応じた制御がフィードバック制御であるのに対し、吸気側の特定ガス濃度に応じた制御は、燃焼前に対応ができるからである。また、当然吸気側と排気側の両方において特定ガス濃度を検出して内燃機関を制御するほうが、より精度良く制御できる。
【００３６】
次に、図３、図４を参照し、導電部材３１、３２、７０の構成について説明する。
接続端子３１、３２は、長片状の導電部材（金属片等）をプレス等で打ち抜き、所定形状に折り曲げて形成されている。この接続端子３１、３２は、セパレータ４０の挿通孔４１内に配置され、電極パット１２ａにそれぞれ接続される素子側接続端子部３１ａ、３２ａと、それぞれ素子側接続端子部３１ａ、３２ａとコネクタ端子７０とを接続する外部回路側接続端子部３１ｂ、３２ｂとを一体に有している。
このうち、素子側接続端子部３１ａ、３２ａは、挿通孔４１の壁面に沿う引き出し部３１ｔ、３２ｔと、引き出し部３１ｔ、３２ｔの先端側で屈曲し、弾性力によってセパレータ４０の軸方向中心に向かって膨らんでいる接触部３１ｒ、３２ｒを備えている。そして、ガスセンサ素子１０の後端部１２をセパレータ４０の挿通孔４１に挿通した際、素子側接続端子部３１ａ、３２ａ（接触部３１ｒ、３２ｒ）が電極パット１２ａと摺動し、素子側接続端子部３１ａ、３２ａの弾性力によって電極パット１２ａとの接圧を増すことで、確実な電気的接続が図られる。
【００３７】
次に、図５を参照し、本発明の第１の実施形態に係るガスセンサ２００の製造方法の一例について説明する。
まず、公知の方法により作成された素子アセンブリ１５０のハウジング５０の段部５２ｅ（図３参照）に、ヒートシンク部材８０のヒートシンク筐体部８１の先端を嵌合し、全周レーザ溶接してヒートシンク部材８０をハウジング５０の後端側に接続する（図５（ａ））。次に、ヒートシンク部材８０後端の周りにカバー本体６１をインサート成型する（図５（ｂ））。次に、径方向外側（図５（ｃ）の矢印方向）からコネクタ部６３の開口６３ｂにコネクタ端子部１２０を挿入する（図５（ｃ））。この際、鍔部１２１ｆ（図３、図６参照）が係止壁６１ｃに当接すると、コネクタ端子部１２０のそれ以上の挿入が防止され、コネクタ端子部１２０の位置決めがされる。そして、端子部本体１２１ｅ（及びコネクタ端子７０の一端７０ｅ）のみがカバー６１の内部空間内に露出するように設けられる。
次に予め接続端子３１、３２を装着したセパレータ４０を、カバー本体６１内部に配置されたガスセンサ素子１０の後端部１２に嵌め込み、接続端子３１、３２を電極パット１２ａ及びコネクタ端子７０に接続する（図５（ｄ））。又、接続端子３１、３２とコネクタ端子７０とを適宜、スポット溶接等で電気的に接続する。なお、コネクタ端子部１２０を挿入後コネクタ部の開口６３ｂから抜く（外す）ことがある場合には、接続端子３１、３２とコネクタ端子７０との接続を、着脱可能な方法（例えば、接続部を棒状に形成したコネクタ端子７０を、接続部を筒状に形成した接続端子３１，３２に挿入させつつ把持する方法等）とするのが好ましい。
そして、カバー本体６１の開口に蓋部６２を被せ（図５（ｅ））、カバー本体６１と蓋部６２との合わせ目Ｊ１を一体化（例えば、溶着）して封止し、カバー６０を形成させる。そして、上記した径大部５２の凹溝Ｄ２（いずれも図示せず）にＯリング９０を外嵌し、ガスセンサ２００を得る（図５（ｆ））。
【００３８】
次に、図６を参照して、コネクタ端子部１２０の製造方法の一例について説明する。コネクタ端子７０は、接続相手である接続端子３１、３２の個数に応じて複数個用意する必要がある。そして、コネクタ端子７０の周りに絶縁部１２１をインサート成型する際、これら複数のコネクタ端子７０を決められた間隔でインサート成型用の金型に並べると、作業性が低下する場合がある。
そこで、図６の例では、予め複数のコネクタ端子７０の一端７０ｅを結合部７１に一体に接続させたコネクタ端子結合部品７０ｘを用意し、この１個のコネクタ端子結合部品７０ｘをインサート成型用の金型に配置するようにする（図６（ａ））。コネクタ端子結合部品７０ｘは例えば打ち抜きによって一体に形成することができ、各コネクタ端子７０がそれぞれ所定間隔で離間しつつコネクタ端子結合部品７０ｘに保持されるようになっている。これにより、複数のコネクタ端子７０を決められた間隔でインサート成型用の金型に並べなくてもよく、生産性が向上する。又、結合部７１によって各コネクタ端子７０の間隔が所定の値に保持されているので、コネクタ端子部１２０の部品精度も向上する。
そして、コネクタ端子結合部品７０ｘをインサート成型し、絶縁部１２１を一体成形する（図６（ｂ））。この際、結合部７１が絶縁部１２１より外側に表出するように成型する。次に、表出した結合部７１をコネクタ端子７０から切断し、コネクタ端子部１２０を製造する（図６（ｃ））。
【００３９】
なお、図６の例では、各コネクタ端子７０は、一端７０ｅの反対側でガスセンサ素子１０の径方向Ｆに広がっている（図６（ａ）参照）。これは、接続端子３１、３２に接続される一端７０ｅ側でガスセンサ２００の寸法を小型化しつつ、一端７０ｅの反対側で各コネクタ端子７０の間隔を広げ、外部コネクタとの接続を安定して行うためである。
このようにコネクタ端子７０が屈曲していると、インサート成型せずに絶縁部１２１にコネクタ端子７０を圧入することが困難となるが、インサート成型で絶縁部１２１を成形すれば、コネクタ端子７０の形状に関わらず、コネクタ端子７０と絶縁部１２１を一体化してコネクタ端子部１２０を製造することができる。
又、コネクタ端子７０が軸線方向Ｏに屈曲していてもよい。この場合、コネクタの中心を低くし、ガスセンサ２００の突出し寸法を低減することができる。
【００４０】
本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。
例えば、上記した第１の実施形態では、ヒートシンク部材８０（のヒートシンク筐体部８１）が接触部を外側から完全に囲んだが、図７に示すように、ヒートシンク部材１８０ｘを接触部Ｃの先端側にのみ形成してカバー本体６１をインサート成型し、ヒートシンク部材１８０ｘの後端からカバー本体６１の一部が同軸に延びる（露出する）ようにしてもよい。カバー本体６１の露出部分では、接触部に熱負荷がかかるが、ガスセンサの使用状況が過酷でない等の温度状況に応じて、接触部の一部を露出しても差し支えなければ、図７の変形例を採用することができる。
なお、本発明において、ヒートシンク部材は必須の構成ではなく、ガスセンサの使用状況に応じてコネクタ部及びカバーを樹脂製としつつ、ヒートシンク部材を省略してもよい。この場合、カバーはハウジングの後端側に設けられる。又、コネクタ部及びカバーを金属製としてもよい。コネクタ部及びカバーを金属製とすると耐熱性及び熱電導性が向上するため、ヒートシンク部材を省略してもよい。この場合、コネクタ端子部の絶縁部により、コネクタ部とコネクタ端子との間の絶縁が実現される。
【００４１】
又、上記第１の実施形態では、カバーはハウジングにインサート成型されているが、これに限られず、カバーが例えば圧入、隙間嵌め等の嵌合や、加締め、溶接、溶着等によりハウジングに接合されていてもよい。
さらに、上記実施形態では、カバーは、セパレータを収容、保護するよう構成されているが、これに限られず、カバーが例えば放熱部品や、各種端子金具を収容するよう構成されていてよい。
シール部材としては、Ｏリングの他、板パッキンを用いることができる。
又、上記実施形態ではカバーをナイロン樹脂から成型したが、他の公知である高分子材料によって成型しても何ら問題は無い。
【符号の説明】
【００４２】
２００、２２０            ガスセンサ
１０                      ガスセンサ素子
１１                      検出部
１２ａ                    電極パッド
３１、３２                接続端子
６０、６１                カバー（カバー本体）
６３                      コネクタ部
６３ｂ                    （コネクタ部の）開口
６３ｅ                    （コネクタ部の）開口の内面
７０                      コネクタ端子
７０ｅ                    コネクタ端子の一端
７０ｘ                    コネクタ端子結合部品
７１                      結合部
１２０                    コネクタ端子部
１２１                    絶縁部
１２１ｆ                  （絶縁部の）鍔部
Ｏ                        軸線方向
【図１】
0005149945.tif 000002
【図２】
0005149945.tif 000003
【図３】
0005149945.tif 000004
【図４】
0005149945.tif 000005
【図５】
0005149945.tif 000006
【図６】
0005149945.tif 000007
【図７】
0005149945.tif 000008